活塞式空气压缩机课程设计范本Word下载.docx

活塞式空气压缩机课程设计范本Word下载.docx

《活塞式空气压缩机课程设计范本Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《活塞式空气压缩机课程设计范本Word下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

该种压缩机能够大幅度提高生产率，工艺流程用压缩机是为了满足分离、合成、反应、输送等过程的需要，因而应用于各有关工业中。

因为活塞式压缩机已得到如此广泛的应用的需要，故保证其可靠的运转极为重要。

气液分离系统是为了减少或消除压缩气体中的油、水及其它冷凝液。

本机为角度式L型压缩机，其结构较紧凑，气缸配管及检修空间也比较宽阔，基础力好，切向力也较均匀，机器转速较高，整机紧凑，便于管理。

本机分成两列，其中竖直列为第一列，水平列为第二列，两列夹角为90度，共用一个曲拐，曲拐错角为0度。

压缩机的工作原理和结构简介

工作原理

本机为往复活塞式压缩机，依靠气缸内往复运动的活塞压缩气体容积而提高其压力。

当驱动机（电机）开启后，经过弹性联轴器带动压缩机的曲轴作旋转运动，不断旋转的曲轴使连杆不停的摆动，从而牵动十字头、活塞杆、活塞分别在十字头滑道内和气缸内作往复直线运动[5]。

压缩机工作时，在活塞从内止点到外止点运动的过程中，气缸容积处于相对真空状态，缸外一级进气缓冲罐中的气体即经过吸气阀进入一级气缸内，当活塞行至外止点时，气缸内充满了低压气体。

当活塞由外止点向内止点运动时，吸气阀自动关闭，气缸内的气体被逐渐压缩而使压力不断提高，当气体压力大于排气阀外压力和气阀弹簧力时，排气阀打开，排出压缩气体，活塞运动到内止点时排气终了，准备重新吸气。

至此，完成一个膨胀、吸气、压缩、排气、再吸气的工作循环。

从一级气缸排出的气体，进入中间冷却器后，再经仪表控制管路组件二级气缸，进行第二次压缩至需要压力，经过二级排气缓冲罐排出压缩机。

因此，周而复始，活塞不断的往复运动，吸入气缸的气体亦不断地被吸入排出，从而不断地获得脉动压缩气体。

结构简介

（1）压缩机构

1）气缸组件：

各级气缸中都有三层壁并行成三层空腔，最里层的薄壁筒为气缸套，紧贴在内壁上，内壁与其外面一层形成空腔通冷却水，称为冷却水套；

冷却水套包在整个缸体、缸头、填料涵腔和气阀空腔周围，以期全面冷却气缸里的各部件；

外层是气体通道，它被分成两部分：

吸入通道和排出通道，分别与吸入和排出阀相通，

缸体靠近曲轴侧，由于穿过活塞杆，为防止气体泄漏，设有填料函腔，整体为铸铁结构。

这种结构的特点是气缸靠轴侧的座盖与缸体铸成一体，简化了座盖结构，减少了密封面，填料涵和气缸中心线的同心度很容易保证，气缸座盖上有止口与压缩机中相配合，以保证气缸和十字头滑道的同心度，但这种结构较复杂，铸造工艺有一定难度。

2）活塞组件：

图1.4压缩机结构简图

一级活塞为盘形中空组合活塞，整个活塞分成两部分；

二级活塞为盘形中空整体活塞。

均为铝合金铸造，表面用阳极氧化处理，能够防腐蚀，一级活塞有一道支撑环，四道活塞环，装配时应将活塞环的开口相互错开，能够减少泄漏。

各级活塞环均为四氟乙烯，气缸由注油器实现有油润滑。

活塞杆有良好的耐磨性，活塞杆与十字头用螺栓连接，旋入或旋出螺纹即可调节气缸和活塞的间隙。

3）吸气阀和排气阀部件：

各级吸气阀均为环形阀，由阀座、阀盖、阀片、弹簧等零件组成。

阀片由不锈钢组成，其它零件都经镀镉处理，因而气阀的耐磨性良好。

气阀中均匀分布的弹簧将阀片压紧在阀座上，工作时，阀片在两边压差和弹簧力的作用下打开或关闭，由于气阀阀片自动而频繁的开启，因而要求弹簧力均匀，安装时应对弹簧仔细挑选，力求弹簧高度一致。

另外，在阀座、阀盖的密封面上，严禁划伤或粘上固体颗粒杂质。

4）填料部件：

本机填料部件由节流套、密封环、闭锁环等组成，节流套内的节密封环槽用于节流降压，减轻密封环的负荷。

闭锁环、密封环靠外圈弹簧和气体力紧箍在活塞杆上起到密封作用，若内表面磨损，密封元件将自行补充，因而不致密封实效。

5）中间接筒部件：

中间接筒、刮油环座、油封圈等组成中间接筒部件。

中间接筒分别与气缸和机身相连，其上有两个窗孔，供装卸刮油座及填料等用，并开有三个接管口，一个接填料密封润滑管路，另两路接排污管路。

（2）传动机构

L型机身内装有曲轴，与联轴器同步电机相连，曲轴轴径两端各装有一个滚动轴承，曲轴上装有两块平衡块，以平衡回转部分不平衡质量和运动部件的部分惯性力，同一曲轴柄销上装有两根连杆，同时带动水平列和竖直列的往复部件。

连杆为球墨铸铁铸造，与曲柄销连接的大部分都装有轴瓦，轴瓦与轴颈的间隙可用垫片进行调节，大小头轴瓦之间沿连杆轴向钻有油孔，连杆与活塞杆之间的空隙，十字头销及十字头体上钻有油孔，使由连杆进来的润滑油能进入十字头。

压缩机曲轴组件简介

概述

曲轴组件，包括曲轴、平衡重及两者之间的连接件等。

曲轴如下图所示由三部分组成：

主轴颈、曲柄和曲柄销。

曲柄和曲柄销构成的弯曲部分称之为曲拐[12]。

1——主轴颈2——曲柄3——曲柄销

图1.5曲轴组成示意图

曲轴结构

压缩机曲轴有三种基本型式：

曲柄轴、曲拐轴（简称曲轴）和偏心轮轴。

曲轴是当前普遍采用的型式，其曲拐一般两端支承，刚性较曲柄轴好。

曲轴的支承方式有两种：

全支承是每个曲拐两侧均设有主轴承；

非全支承方式是每2~3个曲拐的两侧用两个主轴承。

前者对曲轴的刚性，以及机身系列化时奇数列要求的满足有利；

后者对缩短压缩机的长度有利。

曲轴的结构设计要点是曲轴定位、轴颈、过渡圆角、油孔、轴端和平衡重的设计。

其主要结构尺寸设计应使配用的轴承有承受负荷的能力，同时曲轴应有足够的强度和刚度，以承受交变弯曲与交变扭转的联合作用，保证轴颈偏转角处的

应力不超过许用值。

曲轴一般用40#和45#优质碳素钢。

碳素钢在合理的热处理及表面处理后，已可满足压缩机曲轴的要求，只有极少场合应用40Cr等合金。

曲轴强度

曲轴强度计算主要包括静强度计算和疲劳强度计算。

静强度计算的目的是求出曲轴各危险部位最大工作应力。

疲劳强度计算的目的是求出曲轴在重复承受交变工作应力下的最小强度储备，一般以安全系数的形式表示。

曲轴的强度计算一般有如下步骤：

（1）轴的受力分析；

（2）轴静强度校核；

（3）轴疲劳强度校核；

（4）轴刚度校核。

第1章

第2章4L-20/8型空气压缩机

热力计算

初步确定压力比及各级名义压力

（1）确定各级压力比

压力比的分配一般按最省工的原则进行，即可按等压比分配原则[3]。

（2-1）

两级压缩总压力比

取

（2）各级名义进排气压力如下：

（2-2）

（2-3）

计算各级排气系数

因压缩级工作压力不高，介质为空气，全部计算可按理想气体处理。

由排气系数的计算公式：

（2-5）

分别求各级的排气系数。

（1）计算容积系数：

（2-6）

Ⅰ级多变膨胀指数：

Ⅱ级多变膨胀指数：

则各级容积系数为：

计算各级凝析系数及抽加气系数

计算各级凝析系数

（1）计算在级间冷却器中有无水分凝析出来

查得水在26℃和35℃时的饱和蒸气压：

（26℃）

（35℃）

则可知：

因此在级间冷却器中必然有水分凝析出来，这时。

（2）计算各级凝析系数

（3）抽加气系数

因级间无抽气，无加气，故

初步计算各级气缸行程容积

确定活塞杆直径

为了计算双作用气缸缸径，必须首先确定活塞杆直径，但活塞杆直径要根据最大气体力来确定，而气体力又须根据活塞面积来计算，它们是互相制约的。

因此须先暂选活塞杆直径，计算气体力，然后校核活塞杆是否满足要求。

（1）计算任一级活塞总的工作面积

　　　　　（Z—同一级气缸数）　　　　　　　　（2-8）

（2）暂选活塞杆直径

根据双作用活塞面积和两侧压差估算出该压缩机的最大气体力约为30吨左右，由《化工机器》附录四暂选活塞杆直径d=45mm。

活塞杆面积

（3）非贯穿活塞杆双作用活塞面积的计算

盖侧活塞工作面积

轴侧活塞工作面积

Ⅰ级：

Ⅱ级：

（4）计算活塞上所受气体力

1）第一列（第Ⅰ级）

外止点：

内止点：

2）第二列（第Ⅱ级）

由以上计算可知，第二列的气体力最大，为-27630N，约合3吨。

由附表2可知，若选活塞直径d=40mm是能够的，但考虑留有余地，取d=45mm。

计算各级气缸直径

（1）计算非贯穿活塞杆双作用气缸直径

根据（2-9）

（2）确定各级气缸直径

根据《化工机器》表3--4，将计算缸径圆整为公称直径：

1.1

2.1

3.1动力计算

第2章

运动计算

（1）作，，运动曲线图[12]

（2）位移：

盖侧：

轴侧：

速度：

加速度：

每隔10°

按上述计算，，，，将结果列入附录1表1，其中是第Ⅰ列及第Ⅱ列本列的曲柄转角，两者结果一样，故用一个表。

（3）由附录1表1中值描点连线做出曲线图如附录2图1。

作图比例尺：

，

，

气体力计算

用列表计算法作各级气缸指示图及气体力展开图。

（1）各过程压力：

膨胀过程：

（3-1）

进气过程：

（3-2）

压缩过程：

（3-3）

排气过程：

（3-4）

本机属于中型压缩机，取，是活塞位移，用运动计算中各点的位移值。

因本机为双作用活塞，盖侧气体力与轴侧气体力应分别列表计算[12]。

（2）气体力：

盖侧:

对双作用活塞盖侧与轴侧气体力应分别计算，然后将同一转角时两侧气体力合成。

气体力符号规定：

轴侧气体力是活塞杆受拉，为正；

盖侧气体力使活塞杆受压，为负。

（3）将计算结果列入表中：

Ⅰ级盖侧气体力列入附录1表2，Ⅰ级轴侧气体力列入附录1表3，Ⅱ级盖侧气体力列入附录1表4，Ⅱ级轴侧气体力列入附录1表5，合成气体力列入附录1表6。

（4）作各级气缸指示图：

用活塞行程为横坐标，以气体力为纵坐标，将表中的数据在坐标上描点连线即成，Ⅰ级气缸指示图如附录2图2，Ⅱ级气缸指示图如附录2图3。

，

（5）气体力展开图：

以曲柄转角为横坐标，以气体力为纵坐标，将指示图展开。

轴侧气体力为正，绘在横坐标上，盖侧气体力为负，绘在横坐标下，并将合成气体力绘出，Ⅰ级气缸气体力展开图如附录2图4，Ⅱ级气缸气体力展开图如附录2图5。

，

往复惯性力计算

（1）往复运动质量的计算

连杆质量

取小头折算质量

Ⅰ级活塞组件及十字头组件质量

Ⅱ级活塞组件及十字头组件质量

于是得到各级往复运动质量：

（2）活塞加速度值由运动计